文档介绍：设计条件
生产任务:年产全脂奶粉950吨;年工作日330天;日工作二班,班实际喷雾时间6小时。
进料状态:浓缩奶总固形物含量50%;温度55℃;密度1120kg/m2;;黏度15cp;成品奶粉含水量≯%(一级品);密度600 kg/m2;·℃
新鲜空气状态:t0=25℃,ф0=60%;大气压760mmHg
热源:饱和水蒸气
二、工艺流程确定
牛乳的成分十分复杂,其中至少含有上百种化学成分,主要包括水分、脂肪、蛋白质、乳糖、盐类、维生素、酶类及气体等,各种成分以不同状态分散在牛乳中。正常牛乳中各种成分的组成大体上是稳定的,但也受乳牛的品种、个体、地区、泌乳期、畜龄、挤乳方法、饲料、季节、环境、温度及健康状态等因素的影响而有差异。如氧气会引起脂类和其他物质的氧化,特别是维生素C【1】。光也会诱发化学反应,盐的组成和酸度也会随着温度的变化而变化等。
喷雾干燥法是热气流与物料以并流、逆流或混合流的方式相互接触而使物料得到干燥。这种干燥方法不需要将原料先进行机械分离,操作终了可获得30~50μm微粒的干燥产品,并且干燥时间很短,仅为5~30s,因此适宜于热敏性物料的干燥【2】。如果对产品有特殊需要,还可以在干燥的同时制成微粒产品,即所谓的喷雾造粒。能够提高分散性、流动性和溶解性,还具有防尘作用,如果芯材和壁材选择得当,在干燥的同时能制成微胶囊,保持被干燥物料原有的风味和特色,还能提高贮存性能。
喷雾干燥有较多优点【3】:
①干燥速度快;
②干燥过程中液滴的温度比较低;
③干燥产品具有良好的分散性和溶解性能;
④产品纯度高,环境卫生好;
⑤生产过程简化,操作控制方便;
⑥适宜于连续化大规模生产;
⑦可组成多级干燥;
⑧应用领域广泛
但是喷雾干燥也不可避免地具有一些缺点【3】:
①热效率低;
②设备庞大;
③对分离设备要求高;
④对某些膏糊状物料,干燥时需加水稀释,增加了干燥设备的负荷;
⑤对生产卫生要求高的产品时,设备清扫工作量大。
喷雾干燥通常分为离心式和压力式两种。
离心式主要是利用高速旋转轴产生很大的离心力,使料液被甩出去而分散雾化。离心式的特点是可以处理较粘稠;料液内含有颗粒的物料;雾化均匀,不易堵塞雾化器。缺点是只能采用立式,由于高速旋转,故对旋转轴及轴承、齿轮等要求很严,乳粉中气泡较多,不利于保藏等。
压力式喷雾干燥器是通过高压设备给料液加压后通过雾化器雾化,其压力一般在2~20MP。与离心式相比,其结构较紧凑,生产能力大,耗能量少,而且改变内部元件能改变不同的雾炬形状,调节雾化压力能调整产品粒度【4】。压力式的主要缺点是高粘度物料不易雾化;喷嘴易堵塞;喷嘴易受磨损。对于低粘度的料液,采用压力式较适宜。因此在奶粉喷雾干燥中选择压力式。
此外,确定物料与热空气的流向非常重要,合理设计气流分配器或物料与热空气的流向,能保证干燥塔内温度均匀,物料与热空气进行有效的质热交换。气流与雾滴的流向一般有并流、逆流和混流三种形式,每种形式又可分为直线流动或螺旋形流动。并流式中干燥后的产品与低温气体并流运动,所以在整个干燥过
程中物料不受高温,特别适合于热敏性物料。在多数情况下采用并流直线流动。直线流的并流不易造成物料粘壁,其优点是雾化器喷出的雾滴,随着高速气流同向下落,限制了雾滴径向运动的距离,也就减少了粘壁机会;而同向螺旋行则易产生粘壁。对于逆流干燥,适宜于干燥较大颗粒或较难干燥的物料
,其干燥推动力较小,水分蒸发速率也较并流式慢。而混流式具有并流式和逆流式的共同特点,但是雾滴在干燥室折返的过程中有相互粘结的倾向。因此,奶粉宜采用直线流的并流以减少粘壁的机会。
由于牛奶是热敏性物料,因此综上所述对牛奶进行干燥宜采用并流压力式喷雾干燥。
喷雾干燥流程图:
空气加热器
干燥室
袋滤器
进料装置
集粉装置
鼓风机
空气过滤
排风机
浓缩料液
冷却
废气
新鲜空气
热风
雾化器
筛粉
包装
三、喷雾干燥装置的计算:
物料及热量衡算
(1) 空气状态参数的确定
G1 tM1
新鲜空气蒸汽热空气浓奶排气
L t0ф0 H0υH0 I0 L t1 H1υH1 I1 L t2 H2υH2 I2 ф2
热损失ql
空气加热器冷凝水干燥塔奶粉G2 tM1
物料、热量衡算图
(2) 新鲜空气状态参数:
由设计条件给定: t0=25℃ф0=60 %
查得25℃饱和水蒸汽压Ps0 = mmHg
湿含量 H0 =(ф0 Ps0)/(P-ф0 Ps0)
=(×)/(760-×)
=
热焓